数控加工中心自动换刀装置的设计摘要数控机床的发展与运用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。
随着数控机床的普及运用，加工机械的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。
加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。
自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。
加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面。
本课题就是对自动换刀装置进行设计，利用PLC 对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制。
关键词：自动换刀装置；弧面分度凸轮；滚齿凸轮；机械手。
ABSTRACTThe numerical control engine bed development and the utilization, greatly reduced the components processing non-cutting time, enormous enhancement productivity.Along with the numerical control engine bed popularization utilization, processes the machinery the automaticity to enhance greatly, the numerical control engine bed develops now has been common the application one kind of renewal, the more advanced manufacture equipment is the processing center.The processing center has the knife storehouse and trades the knife installment automatically, can carry on the multi-working procedure processing to the work piece according to the pre-set sequence the high automation multi-purpose numerical control engine bed Trades the knife equipment to have automatically to trade the knife time satisfiedly short, the cutting tool reserves enough, the cutting tool placement space small as well as safe reliable and so on the basic request.The processing center key lies in CNC to choose the knife and between automatically the knife storehouse, the manipulator and the main axle to the knife storehouse trades the knife automatically, the processing center appears breakdown 80% all in the above aspect.This topic is to trades the knife installment to carry on the design automatically, chooses the knife control and between the knife storehouse, the manipulator and the main axle using PLC to the knife storehouse trades the knife control automatically.Keywords:Trades the knife installment automatically; Cambered surface indexing cam; Rolls the tooth cam; Manipulator.目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1国内外数控机床的的发展情况 (2)1.1.1 加工中心发展简史 (2)1.1.2 加工中心的主要优点 (3)1.1.3 加工中心的发展趋势 (3)1.2编程控制器的特点 (4)第2章方案设计 (6)2.1ATC设计特点及设计要求 (6)2.2自动换刀装置主要结构的论证及分析 (7)2.3方案确定 (7)2.3.1 刀库选刀 (9)2.3.2 机械手取刀和换刀 (9)2.3.3 方案确定 (9)第3章机械手结构设计和设计计算 (10)3.1机械手的装配 (10)3.1.1 机械手爪的装配 (10)3.1.2 手臂装配图 (11)3.2机械手手爪加紧力的计算 (12)第4章刀库的结构设计和计算 (13)4.1刀库的功能和形式 (13)4.2刀库的结构设计 (15)4.2.1 刀库的结构及其工作原理 (15)4.2.2 刀库各零部件结构 (15)4.2.3 刀库的装配 (17)4.3刀库的设计计算 (18)4.3.1 刀库驱动电动机的选定 (18)4.3.2 刀库传动方式及计算 (20)4.4刀库的选刀方式 (20)4.5刀套准停措施 (21)第5章机械手驱动与松刀装置设计 (23)5.1机械手驱动装置设计 (23)5.2机械手松刀装置设计 (23)第6章换刀装置的换刀动作及程序设计 (26)6.1换刀动作分析 (26)6.2换刀装置的液压机构分析 (27)6.2.1 液压分析 (27)6.2.2 换刀动作顺序表 (28)6.2.3液压泵的选择 (29)6.3自动换刀的程序设计 (30)小结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)前言大学四年学习即将毕业，在各位老师的辛勤指导和培育下，我完成了基础课和机械设计与制造专业课程的学习。
在这过程当中，我本着乐群、求实、自强、进取的态度严格按照教学要求，认真学习课本，专心听取老师的讲解，对专业理论知识有了较为深刻的认识和理解。
我也通过参加学校组织的各种金工实习、生产实习和毕业实训，主动思考、分析、比较，把所学的专业知识和生产实践相结合，有效地巩固了所学的基础理论知识，真正做到了学有所用，使我学会了分析问题和解决问题的能力，而且强化了我的知识结构；同时，也使自己的综合素质有了较好的提高，为今后走上社会打下一定的基础。
毕业设计作为大学学习进程中的最后一步，也是最为关键的一步，它不仅是对我们四年学到的知识的全面总结，也是考核我们独立分析和解决问题的能力。
它可以比较系统、综合地考察一名学生是否真正学到了知识，是否能够把所学的知识应用到实际问题中去。
本次设计的目的是培养学生初步掌握独立从事专业技术工作的能力，通过毕业设计不但可以培养我们运用各种工具书的方法和技巧，而且把自己实习所经历过的结合理论使之有效的应用在自己的设计上。
在本次毕业设计中，我的设计题目是《加工中心自动换刀装置的设计》。
数控机床加工中心集机械设计、电子、液压传动、控制技术、检测装置等技术于一身的产品，已广泛应用于机械生产和机械加工中。
加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产，具有明显的经济效果。
因此具有很大的发展空间和潜力，市场空间也是相当庞大的。
本设计包括：1.绪论；2.方案设计；3.机械手和刀库的结构设计及其计算；4.机械手驱动和松刀装置的设计；5. 机械手的换刀动作分析及设计要求；6.自动换刀的程序设计六个主要章节。
设计过程参考一些已有的换刀装置图，通过独立思考，在原有基础上，符合机械设计和加工原理下，发扬创新精神，单独完成该设计。
在设计过程中得到了各位老师的指导和帮助，在此向他们表示感谢。
由于我理论水平有限，而且缺乏实践经验，所以在设计过程中，难免有错误和不足之处，恳请各位老师批评指正。
第1章绪论1.1 国内外数控机床的的发展情况20 世纪90 年代以来, 数控加工技术得到迅速的普及和发展, 数控机床在制造业得到了越来越广泛的应用。
带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用, 它能缩短产品的制造周期, 提高产品的加工精度, 适合柔性加工。
加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备, 由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用, 其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置。
换刀装置作为加工中心的重要组成部分, 其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间, 提高生产率, 降低生产成本, 进而提升机床乃至整个生产线的生产力。
加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置, 其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键。
加工中心的换刀过程较为复杂, 动作多, 动作间的相互协调关系多, 因而自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低。
自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置组成。
刀库容量可大可小，其装刀数在20～180把之间。
刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。
当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。
完成此功能的机构包括送刀臂，摆刀站和换刀臂，总称为机械手。
具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。
驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压（或液机构）或凸轮机构组成。
机械手完成刀库里的刀（新刀）与主轴上的刀（旧刀）的交换工作。
由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。
所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。
1.1.1 加工中心发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多种产品、中小批量的机械加工设备在柔性，自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产中使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。